大学物理,真空中的静电场7.2 电场 电场强度

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度

第7章 真空中的静电场

7.2 电场 电场强度

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度一、电场(Electric Field)

第7章 真空中的静电场

库仑定律给出了两个静止点电荷之间相互作用的定量 关系，但是这个作用是通过什么机制来传递的呢？

历史上的两种观点:

早期：电磁理论是超距作用理论后来：法拉第提出场的概念(1830年) 任何电荷要在它的周围产生电场。 两个电荷之间的相互作用力是通过电场 来进行的。 电场1 电荷1 电荷2 电场2

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度电场是什么？

第7章 真空中的静电场

场和实物(由基本粒子组成的)一样，具有能 量、动量和质量，是物质存在的两种基本形式。 场

实物

物 质

场和实物的主要区别是： 实物独占一定的空间；

场总是弥漫在一定的空间内，具有可叠加性。3

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度

第7章 真空中的静电场

静电场：相对于观察者静止的电荷所产生的电场。静电场的基本性质： (1) (2) 对位于其中的带电体有力的作用—— 电场力。 当带电体在电场中移动时，电场力要作功， 这表明电场具有能量。

电场的物质性在电磁场迅速变化的情况下更加明显。4

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度1、电场强度

第7章 真空中的静电场

二、电场强度 ( Electric Field Strength )

置于电场中某点的试验电荷 q0 将受到场源 电荷 q 的电场力作用。

实验：在静止电荷 q 周围的静电场中，放入试验 电荷 q0 ,讨论试验电荷 q0 的受力情况。 带电量足够小点电荷5

q

试验电荷

q0

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度

第7章 真空中的静电场

结果： 1)将同一试验电荷 q0 放入电场的不同地点： q0 所受电场力大小和方向均不相同。 说明电场中不同点的性质不同。 2)电场中某点 P 处放置 不同电量的试探电荷： 所受电场力方向不变，电场力 的大小与 q0 成比例地变化。

q

q0

F 即： 与试验电荷无关，反映电场本身的性质。 q0用这个物理量作为描写电场的场量，称为 电场强度(简称场强)。6

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度

F 电场强度的定义： E q0

第7章 真空中的静电场

电场中某点的电场强度，其大小等于单位电荷在该 点受力的大小，方向为正电荷在该点受力的方向。 (1)该式表明，电场中某场点的电场强度矢 量，等于置于该点的单位正电荷所受的电场力。 (2) 电场强度矢量是反映电场本身性质的物 理量，与试验电荷 qo无关。 点电荷 q 在电场中受力

F qE

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度讨论

F 1) 由 E 是否能说： E 与 F 成正比，与 q0 q0 成反比?

第7章 真空中的静电场

2)一总电量为Q > 0 的金属球，在它附近P 点产生的 受力与 q 之比 F q是大于、小

于、还是等于 P 点 的 E0 ?

场强为 E 。将一点电荷q > 0 引入 P 点，测得 q 实际 0

Q

PE0

Q

P

q

F E0 q8

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度2、电场强度的叠加原理 设场源电荷是由 n 个 点电荷 q1 , q2 , …qn 构 成，在该电场中试验电 荷qo受的力为：i 1

第7章 真空中的静电场

q1

n F F1 F2 ... Fn Fi

q2 q3

r2 q r3 0

r1

F3 F2 F1

故 q 0 处总电场强度

n n F Fi Ei E qo i 1 qo i 1

上式表明：在n个点电荷产生的电场中，某点的电场 强度，等于每个点电荷单独存在时在该点所产生的 电场强度的矢量和。 —— 场强叠加原理 9

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度3、场强的计算 (1) 点电荷的场强 若空间电场是由 点电荷 q 激发的， 由库仑定律，试验电荷 q0 受到的电场力为:

第7章 真空中的静电场

q

er

r

q0

P

q q

F

1 qqo er 2 4 o r

r r

P

E

EP

则 q 激发的电场强度为：

F q E e 2 r qo 4 o r

若 q > 0,电场方向由点 电荷沿径向指向四周； 若q < 0,则反向。 10

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度

F 1 q e 点电荷的场强公式： E 2 r q0 4 π 0 r说明：(1)点电荷电场是非均匀电场； (2)点电荷电场具有球对称性。

第7章 真空中的静电场

E

q

E

q

r 0 E ?

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度

第7章 真空中的静电场

例：一个点电荷在电场中某点处受到的电场力为： 6 F 3.2 10 6 i 1.3 10 j N ,该点电荷的电量 9 q 62 10 C ,求：该电荷所在处的电场强度。

F 1 解： E (51.6i 21.0 j )N C q 大小 E E ( 51.6) 2 ( 21.0) 2 N C 1

55.71N C方向

1

y

α arctan 22.1

Ey Ex

o E

q

F

x

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度(2)点电荷系的场强

第7章 真空中的静电场

带电体由 n 个点电荷 q1, q2,… qn 组成。其电场可由 点电荷场强公式，及叠加原理求得。

点电荷

q i 在空间某处(P点)产生电场的场强为：qi 4 o ri e 2 irq1

Ei

P 点处的总场强为：

n E i 1

qi 4πεo ri2

eir

q2 q3

r2 r3 P

r1

E3 E2

E1

(矢量和)13

eir 是由点电荷 q i 处引向 P 点的矢径。

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度

第7章 真空中的静电场

(3)电荷连续分布带电体的场强可把带电体分割成无限多个电荷元 dq (点电荷)组成， 用点电荷的场强公式及场强叠加原理积分求得。

1 dq er 2 4 πε0 r 1 er E dE dq 2 4 πε0 r电荷

为体分布时：

dE

q dq

r

dq dV

P

dE

1 ρ E e dV 2 r 点 P 处电场强度为： 4 πε0 r V

dq dV

:电荷体密度

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度面分布：dq

第7章 真空中的静电场

1 σ er E ds 2 4π 0 r S线分布： dq

…… 此处隐藏：2130字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……